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當記者乘坐汽車攀爬上蜿蜒的盤山路，只見群山環(huán)抱著的5個銀白色大圓頂錯落有致，猶如星辰點綴夜空一樣裝點著疊翠山林，這便是中國科學(xué)院紫金山天文臺（以下簡稱紫金山天文臺）。在這里，中國科學(xué)家開創(chuàng)了中國現(xiàn)代天文學(xué)觀測與研究的先河。

69年前，時任紫金山天文臺臺長張鈺哲和學(xué)生張家祥從茫茫星空中發(fā)現(xiàn)了一個特殊天體。這是中國人在中國土地上發(fā)現(xiàn)的第一顆小行星。從此，我國小行星觀測和研究以驚人的速度蓬勃發(fā)展，并努力追趕世界先進水平。

張鈺哲（左）與張家祥。

從發(fā)現(xiàn)第一顆小行星到發(fā)現(xiàn)5000多顆小行星，從依賴外國望遠鏡到用中國研制的望遠鏡觀測星空，從在小天體觀測研究領(lǐng)域無一席之地到躋身世界第一梯隊，69年來，中國天文工作者努力奮斗，在小行星觀測和研究領(lǐng)域取得舉世矚目的成就。

如今，閃耀蒼穹的“中國星”，正在世界天文學(xué)舞臺上大放異彩。

1?紫金山翻開新序章

中國有幾千年的觀星歷史，在世界天文史長河中留下了璀璨光輝。然而，我國現(xiàn)代天文學(xué)發(fā)展卻遠遠落后于西方國家。

為了找回尊嚴，以中央研究院天文研究所（紫金山天文臺前身）第一任所長高魯為代表的老一輩天文學(xué)家歷時7年，在南京紫金山建成由中國人自己設(shè)計建造的第一座現(xiàn)代天文臺。

建成后的紫金山天文臺。

觀測條件、觀測設(shè)備有了，然而小行星觀測和研究工作并未如期開展。彼時正值風(fēng)云變幻之際，受戰(zhàn)火困擾，研究工作幾度停擺。老一輩天文學(xué)家嘔心瀝血、歷經(jīng)種種波折，才保留下科研的火種。

直到1950年5月20日，紫金山天文臺宣布成立，相關(guān)的觀測和研究工作才得以穩(wěn)定開展。張鈺哲被任命為紫金山天文臺首任臺長。在國家特別是中國科學(xué)院的支持下，紫金山天文臺科研人員擰成一股繩，奮起拼搏，翻開了中國小行星觀測和研究事業(yè)的新序章。

2?大海撈針

張鈺哲是中國近代天文學(xué)的奠基人，有著非常豐富的觀星經(jīng)驗。1928年在美國留學(xué)時，張鈺哲成為第一個發(fā)現(xiàn)新小行星的中國人。按照國際天文界慣例，小行星通?？捎砂l(fā)現(xiàn)者命名。為表達愛國之情和報國之志，張鈺哲將這顆小行星命名為“中華星”，國際小行星中心授予的正式“身份證號”為1125。

第1125號小行星“中華星”。

在美國葉凱士天文臺求學(xué)時，張鈺哲師從著名天文學(xué)家樊比博，受老師影響，他一生都在進行小行星、彗星的觀測研究。獲得博士學(xué)位后，張鈺哲舍棄國外優(yōu)渥的待遇，毅然回國，擔(dān)起了發(fā)展我國小行星觀測和研究事業(yè)的重任。

1928年，張鈺哲（前排左一）與美國葉凱士天文臺同事合影。

在滿天繁星中尋找小行星，就像大海撈針，相關(guān)觀測工作極為煩瑣細致。雖為臺長、導(dǎo)師，事務(wù)繁忙，但張鈺哲還是和學(xué)生張家祥一起輪流導(dǎo)星，通宵達旦。

1955年1月20日是不平凡的一天。在那個極冷的冬夜，張鈺哲和張家祥像往常一樣在紫金山天文臺進行觀測，并在茫茫夜空中捕捉到一個不太尋常的光點。通過反復(fù)檢查比對拍攝的底片后，他們確定那是一顆新的小行星，這很可能是里程碑式的發(fā)現(xiàn)。

若要給這顆新發(fā)現(xiàn)的小行星“上戶口”，還需要對其連續(xù)觀測，并進行精確的軌跡計算。然而，研究進程被大雪中斷了，直到大年三十那天，天空才放晴。張家祥顧不上過春節(jié)，深一腳淺一腳地踏雪登山前往觀測室，繼續(xù)對這顆小行星進行“定位”，積累新數(shù)據(jù)。

當時的觀測條件很是艱苦，設(shè)備也相對簡陋。紫金山天文臺使用的是光學(xué)觀測設(shè)備，需要在夜晚進行觀測，而且對能見度要求很高。而南京寒冷的冬季是最好的觀星季節(jié)。

“別看望遠鏡是在天文臺的圓頂里，但由于觀星時要打開天窗，室內(nèi)外的溫度其實沒差別，觀星又是在深夜，氣溫低至零下15攝氏度，那種濕冷凍得人直哆嗦?！弊辖鹕教煳呐_近地天體探測和太陽系天體研究團組首席科學(xué)家趙海斌說。

一次觀測時長為一兩個小時。人站在望遠鏡下，精神要高度集中，眼睛還要緊緊盯住尋星鏡導(dǎo)星，不僅身體會凍僵，就連鋼筆里的墨水也會被凍住，因此科研人員不得不用鉛筆來記錄。

望遠鏡的外殼是金屬材質(zhì)，導(dǎo)熱極快，有一次，由于要長時間緊盯尋星鏡，張鈺哲臉上的皮膚竟與望遠鏡的金屬外殼凍在一起，后來靠著一點一點滴溫水才慢慢化開。

盡管如此，為了追蹤這顆小行星，張鈺哲和張家祥從未退縮，反而沉浸在科學(xué)研究的快樂里?！安恢咭詾榭?，知之者以為樂也?！睆堚曊苷f。

之后的兩個多月里，張鈺哲和張家祥對這顆小行星成功進行了18次跟蹤觀測，詳細記錄了觀測數(shù)據(jù)，并計算出精度較高的軌道參數(shù)。他們確定，這就是一顆新發(fā)現(xiàn)的小行星。

數(shù)據(jù)上報給國際小行星中心后，這顆小行星獲得了國際永久編號3960號。當時有人提議將這顆小行星命名為“張鈺哲星”， 卻被張鈺哲一口回絕，他認為這是紫金山天文臺全體人員協(xié)力奮斗的結(jié)果，最終，這顆小行星被命名為“紫金一號”。張鈺哲和張家祥還合作發(fā)表了題為《紫金山天文臺初次發(fā)現(xiàn)的小行星》的論文。

“紫金一號”是中國人首次在中國土地上發(fā)現(xiàn)的小行星，為我國天文事業(yè)寫下了濃墨重彩的一筆。

為加快推進小行星觀測和研究，紫金山天文臺于1961年創(chuàng)建了行星研究室，張鈺哲兼任室主任。在幾十年的科研生涯里，張鈺哲在他最看重的小行星研究領(lǐng)域取得了令人矚目的成績，帶領(lǐng)團隊拍攝了8000多張觀測底片，其中150多顆小行星獲得國際永久編號和命名權(quán)。

除小行星外，張鈺哲還領(lǐng)導(dǎo)了其他多個領(lǐng)域的天文學(xué)研究，為中國現(xiàn)代天文學(xué)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

3?從無到有，從1到5000

雖然實現(xiàn)了中國本土發(fā)現(xiàn)小行星零的突破，但觀測設(shè)備仍依賴進口——什么時候才能用自主研制的望遠鏡發(fā)現(xiàn)小行星呢？

張鈺哲用60厘米反射式天文望遠鏡進行觀測工作。

毛澤東主席曾經(jīng)兩次親臨中國科學(xué)院視察，其中一次是1953年2月參觀紫金山天文臺，當場指示天文臺要造更大的望遠鏡，要讓天文儀器為人民服務(wù)。

這也是一直以來張鈺哲心中最牽掛、最想干的一件事。他說：“我們現(xiàn)在一直借別人的‘眼睛’仰望星空，往后一定要用自己的‘眼睛’探索宇宙?！?/p>

得到指示后，全臺上下群情激昂，把所有精力都投入到天文望遠鏡的研發(fā)中。紫金山天文臺青年天文工作者初毓樺大膽提出自主研制2米大口徑光學(xué)望遠鏡的設(shè)想。這個提議不僅得到同事的贊同、紫金山天文臺的批準，還得到中國科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持。

但這不是靠一己之力就能造出來的。紫金山天文臺科研人員找到南京工學(xué)院有關(guān)師生開展聯(lián)合攻關(guān)。他們參照蘇聯(lián)2.6米望遠鏡的構(gòu)造設(shè)計，嘗試進行開創(chuàng)性探索，很快就完成了2.16米望遠鏡的初步設(shè)計。研制2.16米望遠鏡很快被列入國家重點研究項目。

當時，蘇聯(lián)的2.6米望遠鏡尚在建造，國際上已有的光學(xué)望遠鏡是美國的5米、3米、2.5米望遠鏡。如果中國能研制出2.16米望遠鏡，那么在大口徑天文望遠鏡領(lǐng)域或能進入世界先進行列。

秉持這樣的信念，籌備工作緊鑼密鼓地開展。1958年，中國科學(xué)院作出決定：在紫金山北麓的板倉村與櫻駝村之間創(chuàng)建中國科學(xué)院南京天文儀器廠（以下簡稱南京天文儀器廠，中國科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所前身）。3年后，南京天文儀器廠光學(xué)車間工房建成，2.16米望遠鏡的研制工作步入正軌。

2.16米望遠鏡研制在我國天文界引起熱烈反響。南京大學(xué)天文學(xué)系教師蘇定強申請加入研發(fā)隊伍，于1962年正式調(diào)入南京天文儀器廠工作。因在天體物理研究領(lǐng)域的突出貢獻，蘇定強于1991年當選中國科學(xué)院院士。

前前后后，一大批青年科技骨干從相關(guān)院所高校調(diào)到或分配到南京天文儀器廠。有了這些人才的加入，2.16米望遠鏡研制工作攻克了光學(xué)設(shè)計、研磨、檢測、機械構(gòu)造等一道道難關(guān)，持續(xù)向前推進。

其間，鏡片的制造讓團隊犯了難。天文望遠鏡的關(guān)鍵在于鏡片，其制造不僅涉及光學(xué)，還涉及各方面技術(shù)問題。比如，磨制技術(shù)就是一大挑戰(zhàn)。

上海新滬玻璃廠承擔(dān)了研發(fā)和澆鑄高質(zhì)量光學(xué)玻璃的重任，歷經(jīng)無數(shù)次失敗，最終制成兩塊高質(zhì)量主鏡坯。南京天文儀器廠接過這兩塊厚重的主鏡玻璃坯開啟了磨制工作。研究人員在極其簡陋的條件下，采用小拋光盤局部手工修改的高難度手法，手工細磨鏡面。

一次次試驗、失敗、再試驗……多個攻關(guān)小組、近百位科技人員歷經(jīng)數(shù)不清的日日夜夜，終于在1988年研制出2.16米天文光學(xué)望遠鏡。這是當時我國研制出的最大光學(xué)天文望遠鏡，安裝于中國科學(xué)院國家天文臺興隆觀測站。

從此，我國天文儀器研究邁入新天地，并陸續(xù)取得多項壯舉，自主研發(fā)出一系列先進的望遠鏡。這些望遠鏡能穿越地球表層的蒙蒙大氣，眺望更遠的蒼穹，將廣袤宇宙更多角落中蘊藏的壯麗美景傳送回來，不斷揭開宇宙的神秘面紗。

其中，紫金山天文臺在近地天體探測望遠鏡研制方面取得重大突破。1999年，紫金山天文臺立項建造近地天體探測望遠鏡，由張家祥任項目首席科學(xué)家。10年后，我國第一架近地天體探測望遠鏡——紫金山天文臺施密特型近地天體望遠鏡在該天文臺盱眙觀測站正式運行，口徑1.04米，配備該天文臺自主研制、國內(nèi)靈敏度最高的CCD探測器，繼續(xù)探索、發(fā)現(xiàn)近地小行星和彗星。

位于盱眙觀測站的近地天體望遠鏡。紫金山天文臺供圖

如今，紫金山天文臺的觀測臺站遍地開花，如青海省德令哈市、江蘇省連云港市、黑龍江省東部、云南省姚安縣，甚至南極冰穹Ａ。其中，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和紫金山天文臺聯(lián)合研制的2.5米大視場巡天望遠鏡，位于青海冷湖天文觀測基地，是北半球光學(xué)時域巡天觀測口徑最大、能力最強的設(shè)備。

“近地天體望遠鏡是我國近地天體觀測和研究的主力設(shè)備，有了這一‘眼睛’，這些年小行星研究突飛猛進?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了5000多顆新的小行星，其中已經(jīng)完成申請審核程序、獲得國際正式‘身份證’的有700多顆。”趙海斌說，“我們的觀測量在國際上該領(lǐng)域的400多個觀測計劃中位居前十，無論觀測數(shù)量還是數(shù)據(jù)精度，已進入國際第一梯隊?！?/p>

4?薪火不息，星光永恒

我國在小行星觀測和研究領(lǐng)域取得今天的成就，離不開幾代人前赴后繼、堅持不懈的奮斗。而研究伊始舉步維艱，原因之一在于缺乏人才。

當年學(xué)成歸國的張鈺哲發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)從事小行星觀測和研究的人才稀缺。他意識到，想要提高中國的天文學(xué)研究水平，必須進行教育改革，于是建議在高校設(shè)立天文系，發(fā)展天文學(xué)科。時至今日，全國設(shè)立天文學(xué)系的高校已有20多所。

老一輩天文學(xué)家的精神浸潤著后來者的心田。薪火相傳，越來越多的小行星觀測研究人才加入，猶如璀璨的群星，照亮中國天文事業(yè)的未來之路?，F(xiàn)在，紫金山天文臺近地小行星觀測和研究的接力棒交到了趙海斌手里，他秉承老師張家祥的理念，正帶領(lǐng)團隊做一件造福人類的大事——近地天體監(jiān)測預(yù)警。

太陽系中只有8顆行星，小行星卻多至百萬顆。探索小行星既能幫助人類了解太陽系的形成以及生命的起源，又有助于發(fā)現(xiàn)和規(guī)避小行星可能給地球帶來的災(zāi)難。

有研究認為，6500多萬年前的恐龍滅絕可能源于小行星撞擊地球。趙海斌承擔(dān)的一項重要任務(wù)就是尋找直徑大于140米、可能給地球帶來潛在威脅的小行星。據(jù)估算，這么大的一顆近地小行星一旦撞擊地球，其威力相當于2萬顆原子彈。

監(jiān)測具有潛在威脅的小行星，關(guān)乎全人類的生存安全。為了共同應(yīng)對這一威脅，聯(lián)合國于2013年12月建立國際小行星預(yù)警網(wǎng)，供全球天文學(xué)家共享相關(guān)數(shù)據(jù)，防止類似“恐龍殺手”的小行星再次“光顧”地球。

“研究太陽系小天體與我國深空探測工作是緊密結(jié)合的，我們在這個領(lǐng)域是排頭兵。加入國際小行星預(yù)警網(wǎng)后，截至目前，我們已發(fā)現(xiàn)42顆近地小行星、7顆具有潛在威脅的小行星，占國際統(tǒng)計數(shù)據(jù)的九成，在履行國際義務(wù)上走在了前面。”趙海斌說，“我們沒有給張鈺哲先生丟臉?！?/p>

百年耕耘，自立自強。正是因為一代又一代中國科學(xué)家篳路藍縷，在相扶相攜中走過一段又一段艱難的創(chuàng)新求索歷程，才使我國天文學(xué)研究擺脫落后局面，取得如此卓越的成績，寫就“薪火不息，星光永恒”的傳奇故事。

（原載于《中國科學(xué)報》?2024-08-21?第4版?專題）